关于圆柱螺旋槽数控加工的研究-1.docVIP

关于圆柱螺旋槽数控加工的研究 圆柱螺旋槽一般指的是按一定规律环绕在圆柱面上的等宽槽，一般要求与螺旋槽等宽的圆柱销能够在其中自由平稳的滑动。一般来说，圆柱螺旋槽的工作面即两个侧面的法截面线是平行的，槽宽在整个螺旋槽中是宽度相等的。一般的数控加工方法是，在4轴立式加工中心机床中选择与螺旋槽宽度相等的刀具沿该螺旋槽中心线走刀，一般刀具有多大，加工出来的螺旋槽就有多大，能够满足一般的设计要求。但此种加工方法存在很多局限性，主要有以下两个方面： 当找不到直径与螺旋槽槽宽相等的刀具时，比如非标刀具，就必须定制刀具。这就导致增加生产成本，加长生产周期。 当螺旋槽宽度尺寸较大时，加工比较困难。由于加工螺旋槽程序中只存在移动轴和转动轴的联动，在这种情况下，数控系统不支持刀具直径补偿功能，所以当螺旋槽槽宽较大时，就只能用大直径刀具加工。一般方法是先用小刀具加工去余量，再用比较大的刀具半精加工，最后用与槽宽宽度相的刀具加工。这就导致加工时间长，刀具成本增加。 针对以上传统方法的不足，现提出一种新的在4轴立式加工中机床加工的数控加工方法。 首先，对螺旋槽进行分析。与槽宽相等的刀具加工时螺旋槽时情况如下图所示： 其次，假设小直径刀具加工螺旋槽时，刀具与螺旋面的相切点正好是大直径刀具与螺旋面的相切点，小刀具径为D，螺旋槽宽度为W，螺旋槽展开线与水平线的夹角为θ，螺旋槽导程为T，旋转轴为绕X轴旋转的A轴。刀小直径刀具走刀到相切点时，A轴座标正好与大刀具走到此相切点时相等，则可以得出下面的公式，如下图图1所示 图中Dz为螺旋槽基圆直径，当螺旋槽在不同深度，其基圆直径不同即Dz尺寸不同，相应θ值不同。根据以上公式，应用于数控加工。当Dz=圆柱最大直径即螺旋槽最大基圆直径时，加工出的螺旋槽槽宽开口处大，根部小的情况; 当Dz=螺旋槽根部基圆直径时，加工出的螺旋槽槽宽开口处小，根部大的情况; 当Dz=螺旋槽中部基圆直径时，加工出的螺旋槽槽宽上下基本一致。 最后，根据加工情况再进一步分析，图1所示中的相切点L，R应该在θ值不同时，而有所改变。当θ值变大或者变小时，大直径刀具与小直径刀跟螺旋槽面的相切点根本不重合，因而产生上述加工情况。如下图图2所示： 图中L，R为当展开线与水平线夹角为θ时的相切点;L小,R小为展开线与水平线夹角为θ1，小直径刀具与螺旋槽面的相切点; L大,R大为展开线与水平线夹角为θ1，大直径刀与螺旋槽面的相切点。W1为展开线与水平线夹角为θ1时小刀具实际加工的宽度。由图示2公式和图示1公式得知，当Dz以螺旋槽表面直径编程加工时，因Dz根部小于Dz表面，△θ大于零，W1小于W，因此螺旋槽根部比开口部小; 当D以螺旋槽根部直径编程加工时，因Dz根部小于Dz表面，△θ大于零，W1小于W，因此螺旋槽开口部比根部小; 当以Dz等于螺旋槽中部直径编程加工时，因Dz根部与Dz表面相对于Dz中部相差值相等，△θ根部等于△θ表面。W根等于W表面，因此螺旋槽槽宽开口部与根部相等。此分析完全与加工状况一致。 根据公式还可以得出：当D等于W，即刀具直径等于螺旋槽宽度时，W－W1等于零，说明螺槽任何部槽宽都相等，这也与现实一传统加工的情况一致;当△θ等于零时，W－W1等于零，这说明以螺旋槽的哪部展开编程，哪部分槽宽就越大，越接近螺旋槽要求宽度W;当实际加工的刀具直径越接近槽宽，则根据公式W-W1=[W-D]*[1-COS[△θ]]就越小; 当螺旋槽深度越深，△θ就越大，则根据公式W-W1=[W-D]*[1-COS[△θ]]就越大;这都跟实际加工情况完全一高致。 根据以上综述，当实际加工宽螺旋槽时，要根据精度要求来选择加工方法： 当螺旋槽深度比较浅时，根据公式以螺旋槽中部编程，选出合适刀具，计算螺旋槽槽槽宽上中下相差值，如果差值比槽宽要求的公差小，则可以以上公式加工。 当螺旋槽槽宽要求较高时，可以根据公式以螺旋槽表面直径编程，并预先选出刀具，根据公式2 :0910(#1=D THE TOOL D) (#2=T THE LUO XUAN DAO CHENG) (#3=B THE LUO XUAN CHAO WIDE) (#4=SQR[3.14*3.14*D*D+T*T]) (#5=[B/2-D/2]) (#6=DD THE PEI JIAN DIMTER) (#7=3.1415926*D) (#501=XP0 #502=YP0 #503=BP0 ) (#504=XPL #505=YPL #506=BPL ) (#507=XPR #508=YPR #509=BPR ) (#509=#506=#503) #501=-8. #502=0 #503=0 #1=#13014 #2=100.